摘要
随着我国城市管线现代化、廊道化、集约化进程的推进，综合管廊已然成为我国城市新区重要的公用基础设施。然而由于综合管廊的狭长受限空间特性，一旦发生燃气爆炸事故，将会给城市公共安全带来极大挑战。因此，本文通过搭建小尺寸管廊燃爆实验平台，并结合数值模拟方法探究综合管廊燃气爆炸动力学特性以及惰性气体抑爆条件下影响分析，旨在为城市综合管廊燃气舱室提出爆炸防控方案。其主要内容及结论如下： 首先，通过小尺寸狭长管道甲烷-空气爆炸特性实验，分析不同预混浓度、泄压口数量、障碍物数量3个影响因素对超压特性及火焰结构的影响，实验研究结果表明，在甲烷浓度为9.5%时，开口工况相比于密闭空间工况，超压波形曲线均呈周期性振荡趋势，中部超压峰值降低率为47.5%、57.7%、38.4%，尾部超压峰值降低率分别为29.4%、54.5%、35.2%。开口工况爆炸危害均低于闭口工况，其中在尾端有一个泄压口的情况下，爆炸危害最小。因此，为综合管廊燃气舱增设泄爆口有利于降低管廊爆炸事故后果，对综合管廊燃气舱防爆抗爆有重要意义。 然后，以实验数据为对照组，验证了Fluent研究狭长空间燃爆特性数值方法的有效性。结合综合管廊燃气舱工程实例，分析预混气体浓度、障碍物（含管道和支架）对综合管廊燃气爆炸特性影响，数值研究结果表明，在甲烷浓度为9.5%时，含障碍物（管道和支架）燃气舱相较于光滑工况，中部和尾部超压峰值上升率分别为1265.6%、1320.7%，火焰传播速度峰值上升率为182.8%。显然，综合管廊燃气舱中管道和支架对流场有极大影响，各壁面超压峰值和火焰传播速度呈量级增长。因此，在综合管廊燃气舱室建设方面，管廊内部应尽可能减少管道和支架等障碍物的面积，同时对防火分区两端壁面应加强保护。 最后，在最不利工况（甲烷浓度为9.5%，含障碍物的燃气舱）条件下，分析不同CO2喷放时间对综合管廊燃气爆炸特性的影响，结果表明，在抑爆系统响应时间为100ms，CO2喷放时间为1min和0.75min时，尾部超压峰值降低率分别为88.7%、86.7%，火焰传播速度降低率分别为83.4%、92.1%，两组工况均对综合管廊燃气爆炸特性抑制效果明显。因此，高压管网式全淹没CO2抑爆系统对综合管廊燃气舱抑爆具有可行性，随着CO2喷放时间缩短，超压峰值降低率随之减小，火焰传播速度降低率随之增大。
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